Sisu
- Max Plancki footoni lainepikkus energia suhtes
- Lainepikkus energia muundamise võrrandiks
- Hoidke oma üksused sirged
Kas valgus on laine või osake? Nii korraga kui ka tegelikult sama kehtib elektronide kohta, nagu näitas Paul Dirac, kui ta 1928. aastal tutvustas oma relativistlikku lainefunktsiooni võrrandit. Nagu selgub, on valgus ja mateeria - peaaegu kõik, mis koosneb materiaalsest universumist - koosneb kvantidest, mis on laineomadustega osakesed.
Peamine pöördepunkt selle üllatava (omal ajal) järelduse saavutamisel oli fotoelektrilise efekti avastamine Heinrich Hertzi poolt 1887. aastal. Einstein selgitas seda kvantteooriaga 1905. aastal ja sellest ajast peale on füüsikud nõustunud, et kuigi valgus võib käituda osakesena, see on iseloomuliku lainepikkuse ja sagedusega osake ning need kogused on seotud valguse või kiirguse energiaga.
Max Plancki footoni lainepikkus energia suhtes
Lainepikkuse muunduri võrrand pärineb kvantteooria isalt, saksa füüsikult Max Planckilt. Umbes 1900. aasta paiku tutvustas ta kvandi ideed, uurides samal ajal musta keha - see on keha, mis neelab kogu langevat kiirgust - kiirgavat kiirgust.
Kvant aitas selgitada, miks selline keha kiirgab kiirgust enamasti elektromagnetilise spektri keskel, pigem ultraviolettkiirguses, nagu klassikaline teooria ennustas.
Plancks selgitas, et valgus koosneb diskreetsetest energiapakettidest, mida nimetatakse kvantideks või footoniteks, ja et energia võis vastu võtta ainult diskreetsed väärtused, mis olid universaalkonstandi kordajad. Konstant, mida nimetatakse Plancksi konstandiks, on tähistatud tähega h, ja selle väärtus on 6,63 × 10-34 m2 kg / s või samaväärselt 6,63 × 10-34 joule-sekundit.
Planck selgitas, et footoni energia, E, oli selle sageduse korrutis, mida alati tähistab kreeka täht nu (ν) ja see uus konstant. Matemaatiliselt: E = hν.
Kuna valgus on laine fenomen, saate väljendada Plancksi võrrandit lainepikkuse osas, mida tähistab kreeka täht lambda (λ), kuna mis tahes laine puhul on edastuskiirus võrdne selle sageduse ja lainepikkusega. Kuna valguse kiirus on konstantne, tähistatakse c, Plancksi võrrandit saab väljendada järgmiselt:
E = frac {hc} {λ}Lainepikkus energia muundamise võrrandiks
Plancksi võrrandi lihtne ümberkorraldus annab teile kiirguslainepikkuse kalkulaatori mis tahes kiirguse jaoks, eeldades, et teate kiirguse energiat. Lainepikkuse valem on järgmine:
λ = frac {hc} {E}Mõlemad h ja c on konstandid, seega väidab lainepikkuse energia muundamise võrrand põhimõtteliselt, et lainepikkus on võrdeline energia pöördväärtusega. Teisisõnu - pika lainepikkusega kiirgusel, mis on spektri punase otsa suunas hele, on vähem energiat kui lühikese lainepikkusega valgusel spektri violetses otsas.
Hoidke oma üksused sirged
Füüsikud mõõdavad kvantenergiat paljudes ühikutes. SI-süsteemis on kõige tavalisemad energiaühikud džaulid, kuid need on kvanttasandil toimuvate protsesside jaoks liiga suured. Elektrivolt (eV) on mugavam seade. Selle energia, mis on vajalik ühe elektroni kiirendamiseks läbi 1 V potentsiaalierinevuse ja on võrdne 1,6 × 10-19 džaulid.
Kõige tavalisemad lainepikkuse ühikud on ångstromid (Å), kus 1 Å = 10-10 m Kui teate kvandi energiat elektronvoltides, on lihtsaim viis lainepikkuse saamiseks ångströmides või meetrites teisendada esmalt energia džaulideks. Seejärel saate selle otse Plancksi võrrandisse ühendada, kasutades 6,63 × 10-34 m2 kg / s Plancksi konstandi korral (h) ja 3 × 108 m / s valguse kiirusele (c), saate arvutada lainepikkuse.